[发明专利]一种可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置及方法，它解决了现有技术中地铁车站模型造价较高、土层的饱和性不够的问题，具有能够有效研究地震液化对地铁结构上浮响应的影响、实时监测试验数据的效果；其技术方案为：包括模型箱、工业相机和数据采集系统，模型箱的内部具有非液化土层和液化土层，液化土层中设置地铁车站；模型箱的底部连接加载系统，通过加载系统模拟地铁车站的震动过程，工业相机将拍摄到的实时震动信息传输至数据采集系统。

技术领域

本发明涉及地下工程抗震领域，尤其涉及一种可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置及方法。

背景技术

随着城市的快速发展，全国范围内掀起了地铁工程及地下工程建设的浪潮，而地下土层的种类和特性呈多样性和复杂性。经历过多次灾难性地震后，国家相关部门及民众越来越重视抗震和防震措施的研究，多次在规范中提高抗震设防的等级，上海市制定了《地下铁道交通结构抗震设计规范》DG/TJ 08，住建部颁布了《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB50909，对地铁抗震设计提出了严格要求。由地震荷载造成的饱和砂土地基液化是典型的地震灾害之一，对处于液化场地上的地铁车站及区间结构会造成液化上浮的灾害。

如在日本的阪神地震(1995年)、中国的汶川地震(2008年)和3.11大地震(2011年)等均发现了地基液化造成的地震灾害，神户市地铁车站和区间发现多处地震液化造成的结构损坏，同时也发现很多浅埋的地下结构由于地震液化而浮出地面的现象。目前采用1-G振动台试验和离心机振动台试验对地震液化进行研究。

但由于试验系统复杂，仍存在以下问题：

(1)模型的制作比较昂贵；

(2)砂土的饱和技术不完善；

(3)难以定量分析。

综上所述，现有技术中对于如何有效模拟地铁车站液化上浮的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置及方法，采用地铁车站和区间一体模型，其具有能够有效研究地震液化对地铁结构上浮响应的影响、实时监测试验数据的效果。

本发明采用下述技术方案：

一种可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置，包括模型箱、工业相机和数据采集系统，模型箱的内部具有非液化土层和液化土层，在液化土层中设置地铁车站；模型箱的底部连接加载系统，通过加载系统模拟地铁车站的震动过程，工业相机将拍摄到的实时震动信息传输至数据采集系统。

进一步的，非液化土层和液化土层中设有加速度传感器和多个孔压传感器，孔压传感器设置在不同深度；地铁车站上安装位移传感器和加速度传感器。

进一步的，所述加速度传感器、孔压传感器和位移传感器通过数据线连接数据采集系统。

进一步的，所述模型箱的底部通过底座与振动台固定连接，所述振动台与加载系统相连。

进一步的，所述模型箱与工业相机相对一侧设置有机玻璃面，有机玻璃面上设有网格线；工业相机的拍摄方向垂直于有机玻璃面。

进一步的，所述模型箱的顶部具有吊环。

进一步的，所述地铁车站采用有机玻璃制成，地铁车站的外侧为有机玻璃制成的地铁区间；所述地铁车站为顶板、中板和底板形成的双层结构，所述顶板、中板和底板之间通过中柱和侧墙相连；顶板、中板、底板、中柱和侧墙上分别设有贴附应变片。

进一步的，所述模型箱的顶部设有入水口，入水口连接具有阀门的水管；模型箱的底部设有出水口。

可视化地铁车站及区间液化上浮的试验装置的试验方法，包括以下步骤：